WO2010101372A2 - 패각을 이용한 인조대리석 및 그 제조방법 - Google Patents

패각을 이용한 인조대리석 및 그 제조방법 Download PDF

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    • C04B2111/545—Artificial marble

Definitions

  • the present invention relates to artificial marble using a closed shell and a method of manufacturing the same, in particular, it is easy to form and exhibits improved physical properties such as strength and impact resistance.
  • the use of shells with antimicrobial and antifungal, bactericidal and deodorizing properties, while improving the indoor environment of the building with artificial marble, is not only pleasant and hygienic, but also absorbs and removes harmful substances.
  • marble In general, marble has excellent appearance and is widely used as interior and exterior materials for construction and various other high-quality finishes.
  • natural marble is expensive to increase the cost of construction, making a lot of efforts to manufacture and replace artificial marble.
  • Conventional artificial marble is cured by combining BMC (bulk mold compound) containing glass fiber and color chip with various natural stone crushed stone with back cement, and then grind it to make marble pattern. It is mainly used to make acrylic marble-based plate, which was first developed by DuPont, by processing such as cutting and polishing.
  • BMC bulk mold compound
  • the method using the crushed crushed natural stone can not be consistent in color uniformity can not industrially mass-produce the standardized product, there was a problem that it is difficult to use for other purposes other than floor.
  • the artificial marble sheet based on the acrylic of DuPont USA solved the above problems, but in order to make a sophisticated product such as a molded product by a mold, it has to go through complicated processing processes such as cutting, bonding, and polishing. There was a problem that is not suitable for mass production of large quantities of the same standard.
  • the present inventors have 10 to 70% by weight of a shell of 30 to 250 mesh, 5 to 30% by weight of an unsaturated ester resin or an epoxy resin; It has been developed as a patent application 10-2004-0044876 by developing artificial marble containing 5 to 40% by weight of inorganic filler.
  • Artificial marble of such a composition has a unique color and pearlescent color according to shell particles of various sizes, and exhibits a pattern and texture similar to that of natural marble, and at the same time, antibacterial and antifungal, bactericidal, and deodorizing properties unique to the shell.
  • one object of the present invention is to provide an artificial marble having improved shell properties, excellent moldability and productivity, and excellent quality without using the shells.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing artificial marble.
  • Shell particles are shells, characterized in that the shell consisting of 40 to 70 parts by weight of coarse particles less than 250 mesh, less than 250 mesh, 25 to 50 parts by weight of intermediate particles less than 800 mesh, 5 to 10 parts by weight of fine particles of more than 800 mesh
  • the artificial marble used is provided.
  • the shell particles contain 60 to 80% by weight, quartz stone particles 5 to 20% by weight, waste glass particles 1 to 15% by weight and unsaturated polyester resin 5 to 30% by weight, the shell particles are 30 mesh 40 to 70 parts by weight of coarse particles of less than 250 mesh, 25 to 50 parts by weight of intermediate particles of less than 800 mesh and 800 mesh, 5 to 10 parts by weight of fine particles of 800 mesh or more are uniformly mixed and injected into the mold ,
  • the first step of curing the blend filled in the mold at a temperature of 120 ⁇ 140 °C and aged at room temperature, the second curing the obtained primary curing-aging at a temperature of 150 ⁇ 250 °C and aged at room temperature Provided is a method of manufacturing artificial marble.
  • the artificial marble using the shell according to the present invention is easy to mold and exhibits properties such as improved strength and impact resistance, and exhibits a pattern and texture similar to that of natural marble with a unique color of the shell and a unique color of the nacre, and artificial materials of other materials.
  • the weight is significantly reduced, so it is easy to work, easy to move, and recycled shells are environmentally friendly, and have excellent impact resistance, durability, waterproofness, antifouling property, heat insulation, and adhesiveness.
  • Figure 4 is a photograph of artificial marble product prepared in Example 1 of the present invention.
  • the artificial marble according to the present invention is composed of shell particles, quartz stone particles, waste glass particles and unsaturated polyester resins as main components.
  • Shell particles in the artificial marble of the present invention to give a unique color to the artificial marble to have a pattern and texture similar to natural marble, and at the same time to improve the antibacterial and anti-fungal, bactericidal, and deodorizing, volatile organic compounds that are harmful (VOC'S), which absorbs and removes formaldehyde and the like, 40 to 70 parts by weight of coarse particles of less than 250 meshes and less than 250 meshes, and 100 to 25 meshes of intermediate particles of less than 800 meshes in 100 parts by weight of shell particles. It is preferable to use a weight part and what consists of 5-10 weight part of fine particles more than 800 mesh.
  • VOC'S volatile organic compounds that are harmful
  • the content of shell coarse particles in the shell particles exceeds 70 parts by weight, bubbles are easily generated in the manufactured artificial marble, and gaps are formed, resulting in poor physical properties such as impact resistance, and less than 20 parts by weight, the strength is insufficient. There is a problem that the appearance is poor; If the content of the shell intermediate particles exceeds 50 parts by weight, there is a problem that the appearance is poor, if less than 25 parts by weight there is a problem that the physical properties such as impact resistance, etc., if the content of the shell fine particles exceeds 10 parts by weight The appearance may be poor, and if less than 5 parts by weight, there is a problem in that physical properties such as strength are poor due to lack of bonding force between shell particles.
  • the content of shell particles in the artificial marble of the present invention is suitable 60 ⁇ 80% by weight.
  • the content of the shell particles exceeds 80% by weight, the sound collecting power of the artificial marble compound is too strong, making it difficult to uniformly mix and impart various colors.
  • the content is less than 60% by weight, the properties such as strength and impact resistance There is a problem that this becomes poor and somewhat difficult to obtain the texture of natural marble.
  • the shell particles may be prepared by removing foreign substances and salts of the shell and then grinding the upper layer and the nacre layer, which are the outer skin of the shell, and the tungsten layer, which is an inner substance, into various shapes such as fine, plate, or amorphous.
  • the shell particles can be prepared by processing by the method described in Korean Patent No. 10-0574626.
  • the shell is
  • the spherical beads used in the step (a) is to make the washing more smoothly when the shell is compressed by spraying the compressed water, so that the shell can be better washed by collision and friction between the bead and the shell.
  • the beads function as beads of a variety of materials known as beads having a higher hardness than the shell to be washed, and preferably, ceramic balls and iron alloy balls are used in view of hardness and ease of purchase.
  • the beads are not necessarily spherical, if necessary, may be formed in a variety of shapes, such as tetrahedron, hexahedron, dodecahedron, and icosahedron, preferably, the tip does not exist in consideration of the durability of the beads. .
  • the size of the beads may be used beads of various sizes, may be a single size of beads, may be used by mixing a variety of beads, it is particularly preferable to use a ceramic in terms of ease of cleaning.
  • the ceramic is a particle at the molecular level, has excellent adsorption performance, and is widely used for adsorbents or catalysts, and is widely used for adsorbents of high molecular weight polymers such as proteins and environmental pollutants, specific gas separators, and various catalysts. It is utilized.
  • the washing water used for the washing uses fresh water that does not contain salt.
  • the higher the water pressure used for the washing is advantageous, but it is preferable to use in the range of 100 to 500 bar in consideration of economical efficiency and washing efficiency.
  • the washing time may vary depending on the contamination state of the lung shell, it is preferable to control within the range of 5 minutes to 30 minutes.
  • the net may be rotated through a predetermined driving device.
  • the shell is separated from the washed mixture as described above and dried by indirect heat treatment at a temperature of 80 to 250 ° C.
  • the shells washed and dried as described above may be crushed to various particle sizes according to the use of artificial marble.
  • the pulverization may be a conventional pulverization method, it is preferable to use a hammer crash crushing method in order to preserve the intrinsic color of the shell as it is.
  • the shell particles obtained by pulverization may be selected and used for each particle having a desired size through a sieve separation method.
  • the shell has a variety of colors according to the type as shown in the table below, it can be variously selected according to the color, conditions of the artificial marble required.
  • the quartz stone particles have a function of coarse particles, intermediate particles, and fine particles in the shell particles, which do not aggregate and are well separated to help uniform mixing and facilitate color assignment.
  • the content of 5 to 20% by weight is appropriate, because if it exceeds 20% by weight, it is difficult to achieve the texture and appearance of the desired marble, and may cause poor physical properties such as strength and impact resistance, If less than 5% by weight, it is difficult to achieve homogeneous mixing of shell coarse particles, intermediate particles, and fine particles, thereby obtaining uniform physical properties throughout the product.
  • the quartz stone particles have an advantage of homogeneous mixing of shell coarse particles, intermediate particles, and fine particles using particles passed through a 30 mesh sieve.
  • the waste glass particles are used to enhance the intrinsic texture and appearance of shell particles and to facilitate the provision of various colors, and are preferably used in an amount of 15% by weight or less. It may also lead to poor physical properties of the artificial marble to be produced.
  • the waste glass particles are suitably used by mixing 50-150 mesh particles and particles of 180 mesh or less in a ratio of 4: 6 to 6: 4.
  • the unsaturated polyester resin is transparent and low in specific gravity and high in strength, and improves heat resistance, water resistance and chemical resistance of artificial marble, and serves to improve electrical properties, particularly arc resistance.
  • the unsaturated polyester resin may be used a conventional unsaturated polyester resin used in the art.
  • ⁇ for example, having an acid value in the range of 5 to 50, preferably 10 to 40, and a molecular weight in the range of 800 to 10,000, preferably 1500 to 5,000, for example ⁇ , optionally mixed with saturated dibasic acid and polyhydric alcohol components
  • the product obtained by condensation reaction of the acid component containing (beta)-unsaturated dibasic acid at the temperature of 150 degreeC-250 degreeC, preferably 180 degreeC-220 degreeC in an inert gas atmosphere can be used.
  • the said unsaturated polyester resin is contained in 5 to 30 weight%. If the content is less than 5%, the bonding strength is weak, and if the content exceeds 30%, the overall function such as strength, physical properties, functionality, etc. are deteriorated.
  • the artificial marble of the present invention may contain an inorganic filler or other conventional additives.
  • inorganic fillers examples include aluminum hydroxide, Light carbons such as calcium carbonate, calcium sulfide, barium sulfide and the like; Clays such as backclays, dixclays, or sulfur clays, diatomaceous earths such as ash; Silica or jade particles that can have a good effect on the human body by generating silica, far infrared emission and anion, and examples of the additives are binders, polymerization regulators, weathering agents, reinforcing agents, flame retardants, curing agents, curing accelerators conventional in the art Or shrinkage inhibitors.
  • the artificial marble manufacturing method of the present invention is characterized in that the hardening is made in the homogeneous mixed state of the blend. This is to achieve sufficient curing in the secondary curing, which is the main curing, with the instant curing in the primary curing to fix the homogeneous mixture of the formulation. More specifically, the preparation method contains 60 to 80% by weight of shell particles, 5 to 20% by weight of quartz stone particles, 0 to 15% by weight of waste glass particles and 5 to 30% by weight of unsaturated polyester resin.
  • the curing conditions may vary depending on the type of unsaturated polyester resin used, but in general, the primary curing is suitable for instant curing at a temperature of 120 ° C.
  • the artificial marble which has undergone such a hardening step, may be removed from the mold, and then calendered to a desired size by a conventional method, and then after shipment, such as polishing and polishing.
  • Artificial marble of the present invention manufactured as described above is a kitchen sink, kitchen counter top, dining table top, back shelf, kitchen furniture, bathroom vanity, bathtub, bathroom wall, bathroom cabinet, toilet partition, door frame, door sills, reception desk (bank, cafe) , The building, and the like), wall decoration material, laboratory table, work table, office desk, or commercial interior products.
  • the artificial marble of the present invention including the above components may exhibit various colors without using pigments unlike conventional marble, unsaturated polyester artificial marble, and natural marble, and may have a similar surface pattern or texture as natural marble.
  • the weight is significantly reduced compared to the conventional artificial marble has the advantage of easy operation and easy movement.
  • shells with excellent antibacterial, anti-fungal, bactericidal and deodorizing properties it is possible to provide a pleasant indoor space by improving the environment of indoor marble where artificial marble is used, and volatile organic compounds or formaldehyde harmful to human body.
  • the selected shells were mixed with spherical beads and placed in a porous network, and then, fresh water was sprayed at a constant water pressure from a plurality of spray holes installed around the network, and washed for 5 minutes. Then, the shells were separated from the washed mixture, dried by indirect heat treatment at a temperature of 80 to 250 ° C, and the dried shells were pulverized.
  • the shell was passed through a sieve using a 30-mesh sieve to collect coarse particles (see FIG. 3) by collecting the shell particles through a sieve of 250 mesh, and the shell particles passing through the 250 mesh sieve were passed through a sieve through a sieve of 800 mesh.
  • the intermediate particles (see FIG. 2) that did not pass and the fine particles (see FIG. 1) that passed through the sieve were separated and recovered.
  • vacuum degassing was carried out in a vacuum defoaming chamber and then injected into a mold.
  • the raw material injected into the mold was vibrated and sufficiently filled, and then transferred to a vacuum degassing chamber and vacuum degassed.
  • the molds filled with the raw materials were transferred to a curing chamber set at a temperature of 120 ° C. or higher, and after curing for 10 minutes, transferred to a aging chamber at room temperature, and left for about 2 hours to mature.
  • the primary hardening-molded mold was transferred to a curing chamber set at a temperature of 150 ° C. or more, and cured for about 5 to 8 hours, then transferred to a room temperature at room temperature, aged for about 2 hours, and then removed from the mold to prepare artificial marble. .
  • a curing chamber set at a temperature of 150 ° C. or more, and cured for about 5 to 8 hours, then transferred to a room temperature at room temperature, aged for about 2 hours, and then removed from the mold to prepare artificial marble.
  • Comparative Example 4 the same procedure as in Example 1 was repeated except that only secondary curing aging was performed without performing the primary curing aging treatment.
  • the artificial marble was subjected to impact resistance test according to the conventional method, and cracks were measured, and the appearance and appearance of voids were visually evaluated.
  • UV lamp irradiation and outdoor exposure experiments were conducted to confirm the deodorizing effect of artificial marble, and in order to measure the antimicrobial activity, E. coli (Eschericshia coil ATCC 25922) was inoculated to each artificial marble, The antimicrobial activity was measured by measuring the number of microorganisms and calculating the reduction rate. The measurement results are shown in Table 2. 4 is a product picture of Example 1.

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Abstract

본 발명에 의하면 패각입자 60~80중량%, 석영석입자 5~20중량%, 폐유리입자 1~15중량% 및 불포화폴리에스테르수지 5~30중량%를 함유하는 인조대리석이 제공되며, 본 발명의 인조대리석은 성형이 용이하고 향상된 강도, 내충격성 등의 물성을 나타내며 패각 고유의 독특한 빛깔과 진주층의 고유한 색깔로 천연대리석과 유사한 무늬와 질감을 나타내고, 타재질의 인조대리석과 비교하여 무게가 현저히 감소되어 작업이 용이하고 이동이 간편하며, 폐기되고 있는 패각을 재활용하여 친환경적이고, 내충격성, 내구성, 방수성, 방오성, 단열성, 및 접착성 등이 우수하다.

Description

패각을 이용한 인조대리석 및 그 제조방법
본 발명은 폐각을 이용한 인조대리석 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 성형이 용이하고 향상된 강도, 내충격성 등의 물성을 나타내며 패각 입자에 따른 독특한 빛깔과 진주층의 고유한 색깔로 천연 대리석과 유사한 무늬와 질감을 나타낼 수 있는 것과 동시에, 항균 및 항곰팡이성, 살균성, 및 탈취성을 가지는 패각을 사용함으로써 인조대리석이 사용된 건축물의 실내 환경을 개선하여 쾌적하고 위생적일 뿐만 아니라, 유해물질을 흡수 및 제거하여 현재 문제가 되고 있는 새집증후군의 문제점을 해결할 수 있어 친환경적이고 인체에도 친화적인 폐각을 이용한 인조대리석 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 건축물 실내 장식이 고급화되면서 부엌싱크대, 욕조, 세면대, 및 문지방 등의 성형물은 종래 단색(소위 마블) 위주에서 아름답고 고급스러운 무늬를 갖는 다색으로 바뀌고 있는 추세이다.
일반적으로 대리석은 외관이 우수하기 때문에 건축용 내외장재나 기타 다양한 고급 마감재로 많이 이용되고 있다. 그러나, 천연대리석은 고가로 건축 시공비용을 상승시키게 되므로, 인조대리석을 제조하여 그를 대체하고자 하는 많은 노력을 기울이고 있다.
종래 인조대리석은 유리섬유와 칼라 칩(color chip)을 배합한 BMC(bulk mold compound)와 각색의 천연석 쇄석(碎石)을 백 시멘트와 조합시켜서 양생한 후 물갈기하여 대리석 무늬를 내는 제품과 미국 듀퐁에서 처음 개발한 아크릴을 주제로 한 인조대리석 판재를 절단, 연마 등의 가공방법으로 만든 제품이 주로 사용되고 있다.
그러나, 상기 BMC로 완제품을 성형하기 위해서는 고가의 고압프레스와 몰드가 필요하며, BMC 제조과정에서도 고가의 니더(kneader)가 필요할 뿐만 아니라, 항온, 항습의 환경을 유지해야 하는 등의 어려움이 있었다.
또한, 각색의 천연석을 분쇄한 쇄석을 이용하는 방법도 색상의 일정성을 보할 수 없어 규격화된 제품을 공업적으로 양산할 수가 없었으며, 바닥용 외에 타 용도로는 사용이 어려운 문제점이 있었다.
상기 미국 듀퐁사의 아크릴을 주제로한 인조대리석 판재는 상기와 같은 문제점들을 해결하였으나, 몰드에 의한 성형제품과 같이 정교한 제품을 만들기 위해서는 절단, 접착, 및 연마 등의 복잡한 가공과정을 거쳐야 하므로 아파트와 같은 동일 규격으로 다량의 물량을 양산하기에 적합하지 않는 문제점이 있었다.
또한, 대리석 표면의 평활성을 위해서는 300 메쉬(mesh) 이상의 미세 입자가 사용된다 하여도 미세 입자가 각 색의 입자를 은폐하기 때문에 소망하는 대리석 무늬를 얻기 위해서는 연마공정을 거쳐야 하는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 30~250메쉬의 패각 10~70중량%, 불포화 에스테르 수지 또는 에폭시 수지를 5 내지 30중량%; 무기충전제를 5 내지 40중량%를 함유하는 인조대리석을 개발하여 특허출원 10-2004-0044876호로 출원한 바 있다. 이러한 구성의 인조대리석은 다양한 크기의 패각 입자에 따른 독특한 빛깔과 진주층의 고유한 색깔로 천연대리석과 유사한 무늬와 질감을 나타냄과 동시에 패각 고유의 항균 및 항곰팡이성, 살균성, 및 탈취성을 나타내는항균 및 항곰팡이성, 살균성, 및 탈취성을 나타내고 사용된 건축물의 실내 환경이 개선되어 쾌적하고 위생적일 뿐만 아니라, 유해물질을 흡수 및 제거하여 친환경적이고 인체에도 친화적인 등의 장점이 있는 것이나, 물성이 취약하고 성형시에 기포가 발생하기 쉬우며, 이와 같이 발생되는 기포는 성형작업을 곤란하게 하고 완제품에 틈새를 발생시켜 제품의 불량을 초래하는 등의 문제점이 있는 것이다.
따라서 본 발명의 한 목적은 패각을 이용하여 상기한 선행기술의 문제점이 없이 물성이 향상되고 성형성 및 생산성이 우수하고 품질이 우수한 인조대리석을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 인조대리석의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성한 본 발명에 의하면 패각입자 60~80중량%, 석영석입자 5~20중량%, 폐유리입자 1~15중량% 및 불포화폴리에스테르수지 5~30중량%를 함유하며, 상기 패각입자는 30메쉬이상 250메쉬 미만의 조대입자 40~70중량부, 250메쉬 이상 800 메쉬미만의 중간입자 25~50중량부, 800메쉬 이상의 미세입자 5~10중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 인조대리석이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 패각입자 60~80중량%, 석영석입자 5~20중량%, 폐유리입자 1~15중량% 및 불포화폴리에스테르수지 5~30중량%를 함유하며, 상기 패각입자는 30메쉬이상 250메쉬 미만의 조대입자 40~70중량부, 250메쉬 이상 800 메쉬미만의 중간입자 25~50중량부, 800메쉬 이상의 미세입자 5~10중량부로 이루어진 배합물을 균일하게 혼합하여 몰드에 주입하는 단계, 몰드에 충전된 배합물을 120~140℃의 온도에서 1차 경화시키고 상온에서 숙성시키는 단계, 얻어진 1차 경화-숙성물을 150~250℃의 온도에서 2차 경화시키고 상온에서 숙성시키는 단계를 포함하는 인조대리석의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르는 패각을 이용한 인조대리석은 성형이 용이하고 향상된 강도, 내충격성 등의 물성을 나타내며 패각 고유의 독특한 빛깔과 진주층의 고유한 색깔로 천연대리석과 유사한 무늬와 질감을 나타내고, 타재질의 인조대리석과 비교하여 무게가 현저히 감소되어 작업이 용이하고 이동이 간편하며, 폐기되고 있는 패각을 재활용하여 친환경적이고, 내충격성, 내구성, 방수성, 방오성, 단열성, 및 접착성 등이 우수하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 사용한 패각 미세입자 사진이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 사용한 패각 중간입자 사진이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 사용한 패각 조대입자 사진이며,
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 인조대리석 제품 사진이다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따르는 인조대리석은 패각입자, 석영석입자, 폐유리입자 및 불포화폴리에스테르수지를 주성분으로 하는 것이다.
본 발명의 인조대리석에서 패각입자는 인조대리석에 독특한 빛깔을 부여하여 천연대리석과 유사한 무늬와 질감을 갖도록 하고, 동시에 항균 및 항곰팡이성, 살균성, 및 탈취성을 향상시키고, 유해 물질인 휘발성 유기 화합물(VOC'S), 포름알데히드 등을 흡수 및 제거하는 작용을 하는 것으로서, 패각입자 100중량부 중에 30메쉬이상 250메쉬 미만의 조대입자 40~70중량부, 250메쉬 이상 800 메쉬미만의 중간입자 25~50중량부, 800메쉬 이상의 미세입자 5~10중량부로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.
패각입자 중 패각 조대입자의 함량이 70중량부를 초과하면 제조된 인조대리석 중에 기포가 발생되기 쉽고 틈새(공극)가 생겨서 내충격성 등의 물성이 불량하게 되며, 20중량부보다 적으면 강도가 불충분하고 외관이 불량하게 되는 문제점이 있고; 패각 중간입자의 함량이 50중량부를 초과하면 외관이 불량하게 되는 문제점이 있고, 25중량부 보다 적으면 내충격성 등의 물성이 불량하게 되는 문제점이 있으며, 패각 미세입자의 함량이 10중량부를 초과하면 외관이 불량하게 될 수 있고, 5중량부 보다 적으면 패각입자들간의 결합력 결여로 강도 등의 물성이 불량하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 인조대리석에서 패각입자의 함량은 60~80중량%가 적당하다. 패각입자의 함량이 80중량%를 초과하게 되면 인조대리석 배합물의 음집력이 지나치게 강하여 균일한 혼합이 어렵고 다양한 색상을 부여하는 데에 어려움이 따르며, 60중량% 보다 적으면 강도, 내충격성 등의 물성이 불량하게 되고 천연대리석의 질감을 얻는 것이 다소 곤란하게 되는 문제점이 있다.
상기 패각입자는 패각의 이물질과 염분을 제거한 후 패각의 외부 표피인 갑피층과 진주층 및 내부 물질인 능주층을 미분형, 판상, 또는 무정형 등 다양한 형상으로 분쇄하여 제조할 수 있다.
바람직하게 패각입자는 한국특허 제10-0574626호에 기술된 방법으로 가공하여 제조할 수 있다. 이 방법을 구체적으로 설명하면, 상기 패각은,
(가) 선별된 패각을 구형 구슬과 혼합하여 다공성 망에 넣는 단계;
(나) 상기 다공성 망의 주위에 다수 설치된 분사구로부터 담수를 일정한 수압으로 분사하여 일정 시간 세척하는 단계; 및
(다) 상기 세척된 혼합물로부터 패각을 분리하여 80 내지 250℃의 온도로 간접 열처리하는 단계;로 이루어진 방법을 통해서 가공된 후, 분쇄되는 것이 바람직하다.
상기 (가) 단계에서 사용되는 구형 구슬은 패각의 압축수 분사에 의한 세척시 세척이 보다 원활히 이루어지도록 하기 위한 것으로 구슬과 패각의 충돌 및 마찰에 의하여 패각의 세척이 더욱 잘 이루어질 수 있게 한다.
상기 구슬은 세척되는 패각보다 경도가 높은 재질의 구슬로서 공지된 다양한 재질의 구슬이면 기능하며, 바람직하게는 경도 및 구입의 용이성 측면에서 세라믹 볼 및 철합금 볼이 이용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 구슬은 반드시 구형이어야 하는 것은 아니고, 필요에 따라서, 사면체, 육면체, 십이면체, 및 이십면체 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 구슬의 내구성을 고려하여 첨단이 존재하지 않는 것이 좋다.
상기 구슬의 크기는 다양한 크기의 구슬을 사용할 수 있으며, 단일 크기의 구슬을 사용할 수도 있고, 다양한 크기의 구슬을 혼합하여 사용할 수도 있으며, 특히 세척의 용이성 측면에서 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 세라믹은 분자 수준의 입자로 흡착성능이 우수하여 흡착제나 촉매 용도로 많이 이용되며, 단백질 및 환경오염물질 등과 같이 분자량이 큰 고분자 물질의 흡착제나, 특정 기체 분리대, 각종 촉매 등의 폭 넓은 용도로 활용되고 있다.
상기 (나) 단계의 세척을 통하여 패각의 표면에 붙어 있는 고착성 불순물이 제거됨과 동시에 염분도 함께 세척되는 효과가 있다. 이를 위하여 상기 세척에 사용되는 세척수는 소금기를 포함하지 않은 담수를 사용한다. 상기 세척에 사용되는 수압은 높을수록 유리하지만 경제성 및 세척 효율을 고려하여 100 내지 500 bar의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 세척 시간은 폐각의 오염 상태에 따라 달리할 수 있는 데, 5분 내지 30분 범위 내로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 세척과정에서 세척을 더욱 효율적으로 수행하기 위하여 상기 망을 소정의 구동장치를 통하여 회전시킬 수 있다.
상기와 같이 세척이 완료된 혼합물로부터 패각을 분리하여 80 내지 250℃의 온도로 간접 열처리하여 건조한다.
상기와 같이 세척 및 건조된 패각은 인조대리석이 사용되는 용도에 따라 다양한 입도로 분쇄될 수 있다. 이때, 상기 분쇄는 통상의 분쇄방법이 사용될 수 있으며, 패각의 고유 색상을 그대로 살릴 수 있도록 하기 위하여 해머 크래쉬 분쇄법을 사용하는 것이 바람직하다. 분쇄하여 얻은 패각입자는 체분리 등의 방법을 통해 소망하는 크기의 입자별로 선별하여 사용하면 된다.
또한, 상기 패각은 아래 표와 같이 종류에 따라 다양한 색상을 나타내는 바, 요구되는 인조대리석의 색상, 조건에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
표 1
조개 종류 홍합 꼬막 노랑조개 굴껍질 가리비 전복 오분작이
특성 검정색진녹색 아이보리색 노란색 반짝거림 흰색 검정 순백색 칠보색 칠보색
본 발명의 인조대리석에서 석영석 입자는 패각입자중 조대입자, 중간입자, 및 미세입자들이 응집되지 않고 잘 분리되어 균일한 혼합을 돕고 색상의 부여를 용이하게 하는 작용을 하는 것으로서, 본 인조대리석 배합물중 그 함량은 5~20중량%가 적당한데, 그 이유는 20중량%를 초과하면 소망하는 대리석의 질감 및 외관을 달성하는 것이 곤란하게 되고 강도, 내충격성 등의 물성을 불량하게 할 수 있으며, 5중량% 보다 적으면 패각 조대입자, 중간입자, 및 미세입자들의 균질혼합이 어려워서 제품전체에 걸친 균일한 물성을 얻는 것이 곤란하기 때문이다. 바람직하게 석영석입자는 30 메쉬의 체를 통과한 입자를 사용하는 것이 패각 조대입자, 중간입자, 및 미세입자들의 균질혼합에 유리한 장점이 있다,
본 발명의 인조대리석에서 폐유리입자는 패각입자 고유의 질감과 외관을 돋보이게 하고 다양한 색상의 부여를 용이하게 하는 작용을 하는 것으로서 15중량% 이하의 양으로 사용하는 것이 적당하며, 그 함량이 지나치게 많으면 제조되는 인조대리석의 물성불량을 초래할 수도 있게 된다. 바람직하게 폐유리 입자는 50~150 메쉬의 입자와 180 메쉬 이하의 입자를 4:6 ~ 6:4의 비율로 배합하여 사용하는 것이 적당하다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 투명하고 비중이 낮으면서도 강도가 크고, 인조대리석의 내열성, 내수성 및 내약품성을 향상시키며, 전기특성 특히 내아크성을 향상시키는 작용을 한다.
상기 불포화 폴리에스테르 수지는 당업계에서 사용되는 통상의 불포화 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어 5 내지 50, 바람직하게는 10 내지 40범위의 산가 및 800 내지 10,000, 바람직하게는 1500 내지 5,000범위의 분자량을 가지며, 예를들어 포화이염기성 산 및 다가알코올 성분과 임의적으로 혼합된 α, β-불포화이염기성 산을 함유하는 산성분을 불활성 가스 분위기에서 150℃ 내지 250℃, 바람직하게는 180℃ 내지 220℃범위의 온도에서 축합반응시키는 것에 의해 수득되는 생성물등을 사용할 수 있다. 상기 불포화 폴리에스테르 수지는, 5 내지 30중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 만약 함량이 5% 미만일 경우에는 결합력이 미약하게 되고, 30%를 초과할 경우에는 강도, 물성, 기능성 등 전반적인 기능이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명의 인조대리석에는 상기한 4가지의 주성분 이외에도 무기 충전제나 기타 통상의 첨가제도 함유시킬 수 있다.
사용가능한 무기충전제의 예로는 수산화알루미늄, 탄산칼슘, 황화칼슘, 황화바륨 등과 같은 경탄류; 백클레이, 딕스클레이, 또는 황클레이 등과 같은 클레이류, 회분과 같은 규조토류; 실리카, 원적외선 방출과 음이온을 발생시켜 인체에 좋은 영향을 줄 수 있는 황토 또는 옥 입자 등이 있으며, 또한 첨가제의 예로는 당 분야 통상의 결합제, 중합 조절제, 내후성제, 강화재, 난연재, 경화제, 경화촉진제, 또는 수축방지제 등이 있다.
이하, 본 발명의 인조대리석을 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 인조대리석 제조방법은 배합물의 균질혼합상태에서 경화가 이루어지도록 하는 것에 주된 특징이 있다. 이는 1차 경화에서 순간적으로 경화시켜 배합물의 균질혼합을 고정시킨 상태에서 본 경화인 2차 경화에서 충분한 경화를 이루어내는 것이다. 보다 구체적으로 본 제조방법은 패각입자 60~80중량%, 석영석입자 5~20중량%, 폐유리입자 0~15중량% 및 불포화폴리에스테르수지 5~30중량%를 함유하며, 상기 패각입자는 30메쉬이상 250메쉬 미만의 조대입자 40~70중량부, 250메쉬 이상 800 메쉬미만의 중간입자 25~50중량부, 800메쉬 이상의 미세입자 5~10중량부로 이루어진 배합물을 균일하게 혼합하여 몰드에 주입하는 단계, 몰드에 충전된 배합물을 120℃ 이상의 온도에서 순간적으로 1차 경화시키고 상온에서 숙성시키는 단계, 얻어진 1차 경화-숙성물을 150~250℃의 온도에서 2차 경화시키고 상온에서 숙성시키는 단계를 포함한다. 이때 경화조건은 사용되는 불포화폴리에스테르 수지의 종류에 따라 다를 수 있지만 대체적으로 1차 경화는 120℃ 이상의 온도에서 약 10분 내외의 시간동안 순간 경화시켜 배합물이 균질혼합된 상태로 고정되도록 하는 것이 적당하다. 만일 이러한 1차경화를 생략하고 본경화에 들어가면 배합성분들의 비중차에 의해 층분리가 발생할 수 있고 이는 제품불량으로 이르에 된다. 2차 경화는 150~250℃의 온도에서 5~20시간 수행하는 것이 적당하다.
이와 같은 경화단계를 거친 인조대리석은 몰드에서 떼어낸 후 통상의 방법으로 소망하는 크기로 카팅하고 연마, 광택가공등의 후처리를 한 후 출하하면 된다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 인조대리석은 주방의 싱크대, 조리대 상판, 식탁 상판, 뒷 선반, 주방가구, 욕실의 세면대, 욕조, 욕실 벽면, 욕실장, 화장실 칸막이, 문틀, 문지방, 접수대(은행, 카페, 상기, 빌딩 등), 벽면 장식재, 실험대, 작업대, 사무용 책상, 또는 상업용 인테리어 제품 등에 사용될 수 있다.
상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 인조대리석은 통상적인 마블, 불포화 폴리에스테르계 인조대리석, 및 천연대리석과는 다르게 안료를 사용하지 않고도 다양한 색상을 나타낼 수 있으며, 천연대리석과 유사한 표면 무늬나 질감을 가질 뿐만 아니라, 종래의 인조대리석과 비교하여 무게가 현저히 감소하여 작업이 용이하고 이동이 간편한 장점이 있다. 또한, 항균 및 항곰팡이성, 살균성, 및 탈취성이 우수한 패각의 사용으로 인조대리석이 사용된 실내공간의 환경을 개선하여 쾌적한 실내공간을 제공할 수 있으며, 인체에 유해한 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드 등을 흡수, 제거하여 인체와 친화적일 뿐만 아니라, 폐기된 패각을 재활용함으로써 환경 친화적이고, 내화성, 내충격성, 내구성, 난연성, 방수성, 방오성, 단열성, 접착성 등의 물성이 우수한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예에서 특별히 언급되지 않는 한 부, % 및 비는 중량기준이다.
실시예 및 비교예
패각입자의 제조
선별된 패각을 구형 구슬과 혼합하여 다공성 망에 넣은 후, 상기 망의 주위에 다수개 설치된 분사구로부터 담수를 일정한 수압으로 분사하여 5분간 세척하였다. 그 다음에, 상기 세척된 혼합물로부터 패각을 분리하여 80 내지 250℃의 온도로 간접 열처리하여 건조시킨 후, 건조된 패각을 분쇄하였다. 분쇄된 패각을 30메쉬 체를 사용하여 체를 통과한 패각입자를 250 메쉬의 체로 걸러 조대입자(도 3 참조)를 회수하고, 250 메쉬 체를 통과한 패각 입자를 800 메쉬의 체로 걸로 체를 통과하지 못한 중간 입자(도 2 참조)와 체를 통과한 미세 입자(도 1 참조)를 분리, 회수하였다.
인조대리석의 배합
하기 표 2에 제시된 바와 같은 비율로 상기한 방법으로 준비한 패각입자와, 석영석 입자, 폐유리 입자 및 불포화폴리에스테르수지를 배합하였다.
인조대리석의 제조
표 2의 배합물중 패각입자, 30메쉬의 체를 통과한 석영석 입자 및 폐유리 입자(50~150 메쉬의 입자: 180 메쉬 이하의 입자 = 1:1)를 혼합하고 여기에 불포화폴리에스테르 수지를 첨가하여 교반하고 진공탈포실에서 진공탈포 한 후 몰드에 주입하였다. 몰드에 주입된 원료을 진동시켜 충분히 충전시킨 후 진공탈포실로 이송하여 진공탈포하였다. 원료가 충전된 몰드를 120℃ 이상의 온도로 설정된 경화실로 이송하여 여기서 10분간 경화후에 상온의 숙성실로 이송하여 약 2시간 정도 방치하여 숙성시켰다. 1차 경화-숙성 처리된 몰드를 150℃ 이상의 온도로 설정된 경화실로 이송하여 약 5~8시간 정도 경화시킨 후 상온의 숙성실로 이송하여 약 2시간 정도 숙성시킨 후 몰드에서 제거하여 인조대리석을 제조하였다. 단, 비교예 4의 경우에는 1차 경화숙성처리를 수행하지 않고 2차경화숙성만 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.
평가
제조된 인조대리석을 상법에 따라 내충격실험하여 크랙여부를 측정하였고, 육안으로 공극발생유무, 외관을 평가하였다. 또한, 인조대리석의 탈취 효과를 확인하기 위하여 UV 램프 조사 및 옥외폭로 실험을 실시하였으며, 항균성을 측정하기 위하여, 각각의 인조대리석에 대장균(Eschericshia coil ATCC 25922)을 접종하고 일정시간 경과 후, 존재하는 미생물 수를 측정하고 감소율을 계산하여 항균성을 측정하였다. 측정결과는 표 2에 제시된다. 도 4는 실시예 1의 제품사진이다.
표 2
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
패각조대입자 35.7wt% (51부) 45.5wt% (65부) 55.0wt% (79부) 35.7wt% (51부) 35.7wt% (51부) 35.7wt% (51부)
패각중간입자 28.0wt% (40부) 21wt% (30부) - 34.3wt% (49부) 28.0wt% (40부) 28.0wt% (40부)
패각미세입자 6.3wt% (9부) 3.5wt% (5부) 15.0wt% (21부) - 6.3wt% (9부) 6.3wt% (9부)
석영석 10wt% 10wt% 10wt% 10wt% - 10wt%
폐유리 10wt% 10wt% 10wt% 10wt% 20wt% 10wt%
불포화폴리에스테르 10wt% 10wt% 10wt% 10wt% 10wt% 10wt%
평가 내충격성 크랙발생없음 크랙발생없음 크랙발생 크랙발생 크랙발생 크랙발생
공극 공극없음 공극없음 공극발생 공극발생 공극발생 공극발생
외관 양호 양호 불량 불량 불량 불량
탈취 양호 양호 양호 양호 양호 양호
항균 양호 양호 양호 양호 양호 양호

Claims (2)

  1. 패각을 이용한 인조대리석에 있어서,
    패각입자 60~80중량%,
    30메쉬의 체를 통과한 석영석입자 5~20중량%,
    폐유리입자 1~15중량%, 및
    불포화폴리에스테르수지 5~30중량%를 함유하며;
    상기 패각입자는 30메쉬이상 250메쉬 미만의 조대입자 40~70중량부, 250메쉬 이상 800 메쉬미만의 중간입자 25~50중량부, 800메쉬 이상의 미세입자 5~10중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 패각을 이용한 인조대리석.
  2. 패각을 이용하여 인조대리석을 제조하는 방법에 있어서,
    패각입자 60~80중량%, 30메쉬의 체를 통과한 석영석입자 5~20중량%, 폐유리입자 1~15중량% 및 불포화폴리에스테르수지 5~30중량%를 함유하며, 상기 패각입자가 30메쉬이상 250메쉬 미만의 조대입자 40~70중량부, 250메쉬 이상 800 메쉬미만의 중간입자 25~50중량부, 800메쉬 이상의 미세입자 5~10중량부로 이루어진 조성물을 균일하게 혼합하여 몰드에 주입하는 단계;
    몰드에 충전된 배합물을 120~140℃의 온도에서 1차 경화시키고 상온에서 숙성시키는 단계; 및
    얻어진 1차 경화-숙성물을 150~250℃의 온도에서 2차 경화시키고 상온에서 숙성시키는 단계를 포함하는 패각을 이용한 인조대리석의 제조방법.
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